本文關(guān)鍵詞：大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的研究

  更多相關(guān)文章： 蒸發(fā)冷卻 熱質(zhì)交換 DPM模型 熱工性能 節(jié)能

【摘要】：在建筑節(jié)能中,蒸發(fā)冷卻技術(shù)越來(lái)越受到冷卻、空調(diào)、制冷行業(yè)的關(guān)注,提高蒸發(fā)冷卻裝置的換熱效率,對(duì)節(jié)能減排有重要意義。本課題提出了一種大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器。該裝置將蒸發(fā)式冷凝器與水冷冷凝器串聯(lián),制冷劑蒸汽冷凝區(qū)被分為高溫顯熱蒸發(fā)冷凝區(qū)與低溫潛熱水冷冷凝區(qū)。在蒸發(fā)冷凝區(qū)內(nèi),噴淋水和空氣與盤管內(nèi)高溫制冷劑蒸汽換熱,空氣被二次加熱,熱容量大,空氣進(jìn)出口焓差增大。大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器,結(jié)構(gòu)緊湊,換熱密度大,噴淋水循環(huán)水量小,是一種高效低耗的冷凝設(shè)備。大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器工作過(guò)程涉及氣液兩相流耦合的流動(dòng)特性和傳熱傳質(zhì)特性,流場(chǎng)復(fù)雜,需對(duì)其進(jìn)行理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬。首先,在熱質(zhì)交換理論的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了蒸發(fā)冷卻器盤管區(qū)與填料區(qū)熱質(zhì)交換數(shù)學(xué)模型。采用MATLAB編寫(xiě)串聯(lián)盤管區(qū)與填料區(qū)的數(shù)學(xué)模型,預(yù)測(cè)不同工況下大焓差蒸發(fā)冷卻器的熱力性能。其次,通過(guò)搭建測(cè)試大焓差蒸發(fā)冷卻器熱工性能的試驗(yàn)臺(tái),進(jìn)一步研究噴淋水密度與空氣流量對(duì)冷卻性能的影響,為數(shù)值模擬研究提供基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文還采用FLUENT軟件,模擬大焓差蒸發(fā)冷卻器內(nèi)部的換熱過(guò)程,并分析了噴淋水與空氣傳熱機(jī)理。本文通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬、與實(shí)驗(yàn)測(cè)試,得到了以下結(jié)論：在固定風(fēng)量條件下,增加噴淋水流量,噴淋水出口溫度先上升后趨于平緩,盤管內(nèi)流體溫度先下降后趨于平緩。當(dāng)噴淋水密度在2.5 kg/(m2·s)～3.0kg/(m2·s)范圍內(nèi),空氣流量在2.0 kg/(m2·s)～2.8 kg/(m2·s)范圍內(nèi),蒸發(fā)冷卻器效果接近最優(yōu)。隨著噴淋水密度的增加,管外水膜換熱系數(shù)aw非線性增加,其趨勢(shì)趨于平緩。管外水膜換熱系數(shù)aw可擬合成變量為噴淋水密度的關(guān)系式：aw=302(Γ/d0)0.67。大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器噴淋水溫差大、流量小,比某廠家蒸發(fā)式冷凝器空氣進(jìn)出口焓差提高約5%-23%,風(fēng)系統(tǒng)輸送能耗降低2%-12%,制冷劑冷卻系統(tǒng)輸送能耗可降低1%-23%。本課題通過(guò)對(duì)大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的研究,豐富了蒸發(fā)式冷卻器的理論與應(yīng)用體系,為進(jìn)一步研究蒸發(fā)式冷卻器的性能及冷卻系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：蒸發(fā)冷卻 熱質(zhì)交換 DPM模型 熱工性能 節(jié)能
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU83
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12
• 1.2 蒸發(fā)式冷卻器概念及分類12-13
• 1.3 冷卻塔概念及分類13-14
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 冷卻塔研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.2 蒸發(fā)冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的工作原理和特點(diǎn)16-19
• 1.5.1 蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的工作原理17-18
• 1.5.2 蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的特點(diǎn)18-19
• 1.6 本課題的研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 理論分析及數(shù)學(xué)模型20-33
• 2.1 傳熱傳質(zhì)理論分析20
• 2.2 模型物理描述20
• 2.3 盤管區(qū)數(shù)學(xué)模型建立及整理20-26
• 2.3.1 盤管區(qū)數(shù)學(xué)模型建立20-23
• 2.3.2 盤管區(qū)數(shù)學(xué)模型的求解23-24
• 2.3.3 盤管區(qū)數(shù)學(xué)模型各物性參數(shù)的確定24-26
• 2.4 填料區(qū)數(shù)學(xué)模型建立及整理26-30
• 2.4.1 填料區(qū)數(shù)學(xué)模型建立26-28
• 2.4.2 填料段數(shù)學(xué)模型求解28-29
• 2.4.3 填料區(qū)數(shù)學(xué)模型各物性參數(shù)確定29-30
• 2.5 MATLAB程序簡(jiǎn)介30-32
• 2.5.1 輸入原始變量參數(shù)30
• 2.5.2 數(shù)學(xué)模型計(jì)算30-31
• 2.5.3 輸出計(jì)算結(jié)果31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方案33-42
• 3.1 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)簡(jiǎn)介33
• 3.2 試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行流程33-34
• 3.3 試驗(yàn)臺(tái)裝置設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.1 試驗(yàn)臺(tái)主體設(shè)計(jì)34
• 3.3.2 噴淋水配水設(shè)計(jì)34
• 3.3.3 換熱盤管設(shè)計(jì)34
• 3.3.4 淋水裝置設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.5 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)35
• 3.3.6 循環(huán)噴淋水系統(tǒng)設(shè)計(jì)35
• 3.3.7 盤管內(nèi)熱流體循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)35
• 3.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試參數(shù)及儀表布置35-38
• 3.4.1 空氣側(cè)測(cè)試參數(shù)及儀表布置35-36
• 3.4.2 噴淋水側(cè)測(cè)試參數(shù)及儀表布置36
• 3.4.3 盤管內(nèi)熱流體測(cè)試參數(shù)及儀表布置36-38
• 3.5 測(cè)試參數(shù)調(diào)節(jié)38-39
• 3.6 實(shí)驗(yàn)方案39-41
• 3.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>39
• 3.6.2 實(shí)驗(yàn)工況設(shè)計(jì)39
• 3.6.3 實(shí)驗(yàn)操作及規(guī)程39-40
• 3.6.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析40-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第4章 數(shù)值模擬計(jì)算方法及CFD模型42-54
• 4.1 FLUENT程序介紹42-43
• 4.1.1 計(jì)算流體力學(xué)42
• 4.1.2 離散相DPM模型42-43
• 4.1.3 多孔介質(zhì)模型43
• 4.1.4 湍流模型43
• 4.1.5 FLUENT求解器及算法43
• 4.1.6 離散方法43
• 4.2 模型控制方程43-47
• 4.2.1 DPM連續(xù)相(空氣)控制方程43-44
• 4.2.2 DPM離散相(水滴)控制方程44-45
• 4.2.3 連續(xù)相與離散相耦合計(jì)算方程45-46
• 4.2.4 多孔介質(zhì)模型控制方程46-47
• 4.3 大焓差蒸發(fā)冷卻器數(shù)值模型建立47-52
• 4.3.1 難點(diǎn)與解決方案47-48
• 4.3.2 網(wǎng)格劃分48-49
• 4.3.3 蒸發(fā)冷卻器數(shù)值模擬條件設(shè)置49-52
• 4.4 計(jì)算方法驗(yàn)證52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 結(jié)果及性能分析54-76
• 5.1 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果54-57
• 5.2 可靠性驗(yàn)證57-59
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性驗(yàn)證57-58
• 5.2.2 數(shù)學(xué)模型可靠性驗(yàn)證58-59
• 5.3 管外水膜換熱系數(shù)59-62
• 5.4 換熱效果影響因素及運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化62-71
• 5.4.1 影響盤管內(nèi)熱流體溫度變化的因素及運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化63-66
• 5.4.2 影響噴淋水溫度變化的因素及運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化66-71
• 5.5 節(jié)能分析71-74
• 5.5.1 空氣系統(tǒng)輸送能耗71-72
• 5.5.2 冷卻系統(tǒng)輸送能耗72-74
• 5.6 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論與展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參加的科研項(xiàng)目82

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